Falcon Heavy, спочатку знана як Falcon 9 Heavy () — ракета-носій частково багаторазового використання, що розробляється і виготовляється американською компанією SpaceX. Обидві ступені ракети використовують рідкий кисень і гас RP-1, на двигунах розроблених SpaceX, Merlin 1D+. Заплановано багато різних варіантів завантаження корисним вантажем до 64 тонни, які можна буде вивести на низьку орбіту Землі, 19 тонн на геостаціонарну орбіту , 16 тонн на траєкторію до Місяця і 14 тонн на траєкторію до Марса , що відносить Falcon Heavy до класу надважких підйомниківHSF Final Report: Seeking a Human Spaceflight Program Worthy of a Great Nation. October 2009, Review of U.S. Human Spaceflight Plans Committee, p. 64-66: «5.2.1 The Need for Heavy Lift … require a „super heavy-lift“ launch vehicle … range of 25 to 40 mt, setting a notional lower limit on the size of the super heavy-lift launch vehicle if refueling is available … this strongly favors a minimum heavy-lift capacity of roughly 50 mt …» . Станом на третю декаду 21 століття ця ракета є другою у світі із працюючих, за масою корисного навантаження, яку вона здатна вивести на орбіту, після ракети Space Launch System.
Перший політ Falcon Heavy відбувся 6 лютого 2018, корисним вантажем, під час якого була власна Tesla Roadster Ілона Маска. Її було відправлено на еліптичну геліоцентричну орбіту, що перетинає орбіту Марса. Запуск відбувся з 39 майданчика космодрому на мисі Канаверал (штат Флорида), США. Станом на початок 2025 року ракету було запущено 11 раз, всі запуски були успішними.
Історія
Концепція ракети-носія «Falcon Heavy» бере початок у середині 2010-х. Компанія SpaceX оприлюднила план щодо цієї ракети під час конференції у Вашингтоні у квітні 2011 року, було оголошено, що тестовий політ очікується у 2013 році. Ряд факторів відклав перший політ ракети до 2017 року, включаючи дві аномалії з ракетою-носієм Falcon 9, що потребували уваги інженерів для аналізу аварії, це відклало запуск на багато місяців. Інтеграція і структурні проблеми з компонуванням трьох ракет Falcon 9 в одне ціле, виявилась складніше, ніж передбачалось. У липні 2017 року Ілон Маск зазначив публічно, що «сконструювати Falcon Heavy виявилось складніше, ніж ми думали…Насправді ми були досить наївні щодо цього.» , цього ж року перший запуск перенесли на 2018 рік, коли його і вдалось здійснити.
Концепція і фінансування Ілон Маск вперше згадав Falcon Heavy у вересні 2005 року . Були розглянуті різні варіанти з використанням ракети Falcon 5, проте єдиним рентабельним варіантом виявився 9- двигунний перший ступінь ракети Falcon 9. Подальші дослідження можливостей цієї ракети призвели до концепту ракети Falcon Heavy.
Конструкція і розробка Оскільки конструкція Falcon Heavy базувалась на ракеті Falcon 9 і її двигунах, перший політ Falcon Heavy залежав від розробки ракети Falcon 9.
У 2008 році SpaceX планувала здійснити перший запуск Falcon 9 у 2009 році, а Falcon 9 Heavy створити через кілька років після цього. На конференції Mars Society Conference, Ілон Маск також зазначив, що верхній ступінь на водневому паливі буде створений через 2-3 роки. Falcon Heavy розроблявся повністю за приватні кошти.
У квітні 2011 році можливості і продуктивність Falcon 9 стали значно краще, SpaceX здійснила два успішних демонстраційних запуски на ННО, один з яких протестував повторне включення двигунів другого ступеня. На пресконференції у Вашингтоні, яка відбулась 5 квітня 2011 року, Ілон Маск зазначив, що Falcon Heavy «матиме змогу підіймати найбільший корисний вантаж в історії, більше могли лише ракети “Сатурн V” і «Енергія”».
У 2015 році SpaceX анонсувала значні зміни в конструкції ракети, які робляться паралельно з модернізацією ракети Falcon 9 v1.1.
У 2011 році з очікуваним попитом обох варіантів, SpaceX анонсувала плани з розширення виробничих можливостей «обсяги виробництва збільшаться до виготовлення першого ступеня ракети Falcon 9 і прискорювача для Falcon Heavy кожен тиждень і верхнього ступеня кожні два тижні». У грудні 2016 року SpaceX опублікувала фото одного з елементів ракети.
Тестування У 2013 році новий тестовий майданчик був збудований у Макгрегорі, Техас, для тестування 27 двигунів ракети Falcon Heavy. На травень 2017 року, SpaceX здійснила перший статичний вогневий тест польотного варіанту Falcon Heavy на тестовому майданчику у Макгрегорі. На вересень 2017 року три перших ступені ракети успішно пройшли статичні вогневі тести на наземному стенді. У липні 2017 року, Ілон Маск зазначив, що «практично неможливо здійснити тестування ракети на наземних стендах», необхідно спочатку здійснити тестові польоти.
Перший і подальші польоти
У квітні 2011 року Ілон Маск оголосив про перший політ Falcon Heavy з бази Ванденберг із Західного узбережжя США у 2013 році. SpaceX оновила пусковий майданчик Launch Complex 4E для запуску ракет Falcon 9 та Heavy. Перший запуск був запланований з бази ПС США на мисі Канаверал у 2013—2014 роках.
На вересень 2015 року аварія SpaceX CRS-7 у червні затримала початок польотів Falcon Heavy до квітня/травня 2016 року, проте, у лютому 2016 року запуски були знову зміщені на кінець 2016 року. Запуск було заплановано з відремонтованого пускового майданчика LC-39A. У серпні 2016 року демонстраційний політ був перенесений на початок 2017 року, потім на літо 2017, пізніше — на кінець 2017 року і на січень 2018 року. Наступні місії були зрушені вперед.
На липневій конференції в 2017 році у Вашингтоні Ілон Маск зазначив «існують реальні шанси того, що ракета не досягне орбіти» і «я сподіваюсь, що це відбудеться на достатній відстані, щоб не пошкодити пусковий майданчик, я буду вважати це вже перемогою, якщо чесно». Маск зазначив, що інтеграція трьох перших ступенів Falcon 9 виявилась значно складнішою, ніж очікувалось.
У грудні 2017 року Ілон Маск написав у Твіттері, що під час першого польоту Heavy в якості КВ виступить його власний Tesla Roadster, який буде відправлено у напрямку орбіти Марса. Він опублікував світлини через кілька днів. 28 грудня 2017 року Falcon Heavy була переміщена на стартовий майданчик для тестового пропалювання 27 двигунів.
24 січня 2018 року компанія SpaceX здійснила успішне вогневе випробування новітньої ракети-носія Falcon Heavy.
Запуск здійснено 6 лютого 2018 року. Через 2 хв. 33 сек. після старту два бічні прискорювачі від'єдналися від основної ракети та за декілька хвилин синхронно приземлилися біля місця запуску — до Космічного центру імені Кеннеді на посадкові майданчики 1 і 2 (LZ-1 і LZ-2), розташовані за 300 м один від одного. Центральне ядро від'єдналося через 3 хв. 4 сек. польоту. Воно повинно було приземлитися на плавучу платформу в Атлантичному океані. Проте, внаслідок нестачі спеціального палива для запалювання, спрацював лише один із трьох двигунів, необхідних для посадки, і ступінь упав в океан на швидкості близько 483 км на годину у ста метрах від платформи. Невдовзі після цього обтікач КВ від'єднався, і подальший політ продовжили другий ступінь ракети з електромобілем.
Через 6 год польоту по навколоземній орбіті третім увімкненням двигуна другого ступеня Tesla Roadster Ілона Маска була спрямована до орбіти МарсаTesla Маска перетне орбіту Марса, але не досягне поясу астероїдів . Loren Grush, The Verge. 8 лютого 2018.
Другий політ відбувся 11 квітня 2019 року, був виведений на орбіту супутник Arabsat. Космічні сили США почали постійно користуватись послугами з виведення з допомогою Falcon Heavy з 2022 року, після відповідної сертифікації ракети.
Конструкція Falcon Heavy схожа за конструкцією на Falcon 9, однак має два додаткові бокові прискорювачі, приєднані до першого ступеня, що діють як рідинні підсилювачі , що концептуально схоже на конструкцію американської ракети-носія Delta IV Heavy або ж російської Ангара. Falcon Heavy більш містка ніж будь-яка інша ракета-носій, що використовується сьогодні, вона зможе виводити 53 тонни корисного вантажу на низьку опорну орбіту. Ракета була розроблена, щоб задовольнити всі можливі вимоги і класифікації. Межі структурної безпеки будуть на 40 % важчими вантажу польоту, що більше ніж сьогоднішні 25 % інших ракет . Falcon Heavy матиме змогу транспортувати людину в космос, ракета також може відновити пілотовані місії до Місяця, або здійснювати польоти з астронавтами до Марса . Проте, через розробку ракети Starship, пілотовані місії Falcon Heavy до Марса малоймовірні.
Перший ступінь ракети складається з трьох перших ступенів Falcon 9, кожен з яких має дев'ять двигунів Merlin 1D. Falcon Heavy матиме тягу на рівні моря 22,819 кН з 27 двигунів Merlin 1D, під час виходу з атмосфери, тяга ракети підвищиться до 24,681 кН. Верхній ступінь обладнаний одним двигуном Merlin 1D, модифікованим для умов вакууму з тягою 934 кН, час роботи двигуна — 397 секунд. Технічні властивості двигуна дозволяють запускати його кілька разів. Згори розташований перехідний відсік, що вміщає двигун другого ступеня і обладнаний механізмами розстикування ступенів. Резервуари ракети Falcon 9 виготовлені з алюмінієво-літієвого сплаву. Бак другого ступеня ракети Falcon 9 — це урізана версія бака першого ступеня, він виготовлений тим самим методом, і з того ж матеріалу. Цей підхід дозволить зменшити вартість виробництва.
Всі три «ядра» першого ступеня мають двигуни, що розташовані за схемою «октавеб» для пришвидшення виробничого процесу , кожне «ядро» має чотири розкладні опори . Для контролю приземлення цих прискорювачів і центрального «ядра» через атмосферу, SpaceX використовує невеликі решітчасті гіперзвукові рулі, які розкладаються після від'єднання «ядра» від центрального першого ступеня. Після відділення бокових ступенів, центральний двигун у кожному продовжує працювати ще кілька секунд для коригування траєкторії для безпечного віддалення від ракети. Опори розкладаються під час приземлення для здійснення м'якої посадки на землю. Гіперзвукові рулі для коригування траєкторії як і опори для приземлення — це вже випробувана технологія, яка використовується на ракеті Falcon 9.
Можливості виведення корисного навантаження Falcon Heavy за класифікацією НАСА належить до надважких ракет-носіїв.
Початковий концепт визначав здатність ракети-носія виводити 24 750 кг на ННО, проте у квітні 2011 вантажопідйомність була збільшена до 53 000 кг з можливістю виводити 12 000 кг на ГПО. Пізніші дані свідчать про збільшення КВ вище ННО до 19 000 кг на ГСО , 16 000 кг до Місяця і 14 000 кг до Марса . Можливості виведення КВ Falcon Heavy на ГПО виросли 21 200 кг .
У квітні 2017 року, проєктне навантаження, що зможе виводити ракета на ННО було збільшене до 63 800 кг. Це було досягнуто коштом використання всього палива і без повернення ступенів на Землю .
+ Максимальна маса корисного вантажуDestinationFalcon HeavyFalcon 9 з серпня 2013 до квітня 2016 з травня 2016 до березня 2017 з квітня 2017ННО (28.5°)53,000 кг54,400 кг63,800 кг22,800 кгГПО (27°)21,200 кг22,200 кг26,700 кг8,300 кгГПО (27°) багаторазова6,400 кг6,400 кг8,000 кг5,500 кгМарс13,200 кг13,600 кг16,800 кг4,020 кгПлутон -2,900 кг3,500 кг -
Перехресна система подачі палива